Question

9．如圖甲是大豐港區(qū)風力發(fā)電的外景，風力發(fā)電機組主要由風機葉片和發(fā)動機組成．
（1）風力發(fā)電利用的是風能，風能是清潔的、可再生（可再生/不可再生）能源．
（2）風機葉片具有質量輕、強度高、耐磨損等性能，通常用密度小，硬度�。ù�/小）的復合材料制成；葉片形狀像飛機的機翼，若葉片位置和風向如圖乙所示，由于葉片兩面空氣流速不同產生壓強差，而受到向上（上/下）的力使風葉旋轉．
（3）風葉產生的動力通過傳動系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機，利用電磁感應原理．實現機械能轉化為電能．
（4）某風力發(fā)電機的輸出功率與風速的關系如圖丙所示，由圖象得到的下列信息，正確的有哪些C（答案不唯一）
A．只要有風，機組就能產生電能     B．風速過大，機組不會產生電能
C．風速越大，機組產生的電功率一定越大     D．風速在一定范圍內，機組產生的電功率可能不變
（5）下表給出了在不同風速下某風機獲得的能量：

平均風速（m/s）	5	10	15	20
1s內獲得的能量（×104J）	1	8	27	64

①對表格進行分析，你發(fā)現該風機1s內獲得的能量與風速的定量關系是風機獲得的能量與風速的三次方成正比（用文字敘述）；
②當風速為5m/s時，這臺風機工作1s所產生的電能可供1只“220V 100W”電燈正常工作10s，求風機發(fā)電的效率．

Answer 1

分析 （1）風能是取之不盡用之不竭的能源，所以風能是可再生資源；
（2）①風機葉片材料質量輕減小阻力易于轉動，強度高防止變形，耐磨損增加使用壽命，密度小可以減小質量，硬度大增加使用壽命；
②葉片上面弧形，下面平面，風經過葉片時，分析葉片上下空氣流速，根據流速越大壓強越小，分析壓強大小，分析受力情況；
（3）利用發(fā)電機的制作原理是電磁感應現象，即發(fā)電過程是將機械能轉化為電能的過程；
（4）由圖象丙進行分析，風速比較小時和風速比較大時，不會產生風能，在一定范圍內電功率隨風速增大而增大，在一定范圍內，風速增大，電功率不變；
（5）①由表格數據分析，風能隨風速的增大而增大，并且有定量關系，把定量關系確定下來；
②知道燈泡的額定功率和工作時間，求出有用功，知道總功，根據機械效率公式求出機械效率．

解答 解：（1）風能可以在自然界中源源不斷的得到，風能是取之不盡用之不竭的能源，所以風能是可再生資源；
（2）①風機葉片材料質量輕、強度大、耐磨損、密度小、硬度大，可以減小阻力，延長使用壽命，便于安裝等；
②由乙圖知，葉片的上面是突出的弧形，下面是平面，空氣流過時，上面空氣流速大于下面空氣流速，上面壓強小于下面壓強，葉片受到向上的力；
（3）發(fā)電機是通過運動產生電能，即是利用電磁感應現象的原理制成的，故是將機械能轉化為電能的裝置；
（4）由丙圖知，
A、在風很小和很大時，不能產生電能，此選項不正確，不符合題意；
B、風速過大，機組不會產生電能，此選項不正確，不符合題意；
C、風速在一定范圍內，機組產生的電功率可能不變，此選項正確，符合題意；
（5）①由表格數據知，風速增大為原來的2倍，風能增大為原來的2³倍，風速增大為原來的3倍，風能增大為原來的3³倍…，所以風機獲得的能量與風速的三次方成正比；
②根據題意得W_總=10000J，
由P=$\frac{W}{t}$得W_有=Pt=150W×10s=1500J，
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{1500J}{10000J}$×100%=15%．
故答案為：（1）可再生；（2）小；上；（3）電磁感應；（4）C；（5）①風機獲得的能量與風速的三次方成正比；②15%．

點評 本題考查了可再生能源、材料的特點、電磁感應現象的應用，考查學生對新事物的分析、判斷能力．